OBTENÇÂO DE ENDOGLUCANASES POR Aspergillus oryzae ATCC 10124 EM CASCA DA AMÊNDOA DE CACAU ATRAVÉS DE FERMENTAÇÃO EM ESTADO SÓLIDO.

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Química Orgânica

Autores

dos Santos Reis, N. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Oliveira dos Santos, M.M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Oliveira Cabral, P. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Riany de Brito, A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Batista Santana, N. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA) ; Lessa Almeida, O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO) ; Amarante Soares, G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Albernaz Neves, C. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Rangel Oliveira, J. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ) ; Franco, M. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ)

Resumo

Este estudo objetivou avaliar a utilização da casca da amêndoa de cacau como matriz sólida para obtenção de endoglucanase por Aspergillus orizae ATCC 10124 em fermentação em estado sólido. Os parâmetros temperatura de incubação, atividade água e tempo de fermentação foram otimizados utilizando a metodologia de superfície de resposta com o auxílio do planejamento Box- Behnken. As máximas atividades alcançadas para endoglucanases, foram de 0,846 UI/g sob as condições de temperatura de incubação, atividade de água e tempo de fermentação de 35 ºC, 0,9 e 96 h.

Palavras chaves

resíduos agroindustriais; bioconversão; enzimas

Introdução

A necessidade da inovação de produtos como tendência para um mercado sustentável inspirou o desenvolvimento tecnológico, estimulando a criação de novas aplicações para enzimas em diferentes setores industriais nos últimos anos. Existem diversas indústrias que aplicam enzimas em seus processos, tais como; a farmacêutica, a de papel e celulose, biocombustível, e a de alimentos (GOPALAN; NAMPOOTHIRI, 2016). No entanto, o alto custo das enzimas comerciais ainda é um fator limitante no uso destas em processos industriais (SÓTI; LENAERTS; CORNET, 2018). Por essa razão, a fermentação em estado sólido (FES) vem sendo utilizada como técnica de baixo custo para produção de enzimas em estado bruto (BÜCKA et al., 2015). Na FES, uma ampla variedade de resíduos agroindustriais vem sendo estudado como fontes de principais nutrientes necessários para o crescimento de fungos filamentosos (SOCCOL et al., 2017). No campo da produção de enzimas, vários sólidos naturais têm sido empregados, incluindo: bagaço de cana, farelo de cajá, farelo de trigo, sabugo de milho, farelo de arroz, casca de beterraba, casca de banana, casca de batata, casca da amêndoa de cacau, dentre outras (Madeira et al., 2017). A maioria dos resíduos agroindustriais contêm altos níveis de lignocelulose e amido. A lignocelulose é o componente principal do resíduo agroindustrial e consiste em polissacarídeos hemicelulósicos, celulósicos e ligninolíticos que os tornam matérias-primas de interesse para produção de celulases, xilanases e amiloglucosidases microbianas (CLIMENT; CORMA; IBORRA, 2014). As celulases são enzimas capazes de hidrolisar as ligações β-1,4 glicosídicas da celulose a produtos de baixo peso molecular, incluindo hexoses e pentoses (Singhania et al., 2013). No entanto, um sistema enzimático celulósico tem uma organização complexa, consistindo em três componentes; as Endo-1,4-β-glucanase (EC 3.2.1.4), Exo-β-glucanase (EC 3.2.1.91) e β-glucosidase (EC 3.2.1.21) (RAY; BEHERA, 2017). Neste sentido, o processo de FES foi adotado neste trabalho para a produção de endoglucanases utilizando a casca da amêndoa de cacau como matriz sólida e o Aspergillus oryzae como agente de fermentação.

Material e métodos

Produção de Endoglucanase Bruta por Fermentação em Estado Solido A fermentação em estado sólido da casca da amêndoa de cacau foi desenvolvida conforme descrição na literatura de estudos anteriores desenvolvidos no grupo (SILVA, 2017). A atividade das enzimas endoglucanase, foram determinadas conforme SANTOS et al (2012). Análise Estatística O experimento foi conduzido utilizando o planejamento Box-Benken para analisar as interações entre os diferentes fatores sobre a produção de endoglucanases. Para este planejamento foi utilizada uma matriz com a descrição de 15 experimentos, sendo três destes a triplicata do ponto central para estimar o erro experimental, analisar os efeitos quadráticos, lineares e das interações entre as variáveis para ajustar um modelo de segunda ordem com termos quadráticos. As atividades de endoglucanases (UI/g), foram aplicadas como valores de respostas e os fatores atividade de água (Aw) temperatura de incubação (°C) e tempo de fermentação (h), foram analisados como variáveis independentes, sendo estudados em três níveis codificados, baixo (-1), médio (0) e alto (+1), respectivamente. Os níveis reais avaliados para as variáveis mencionadas foram: Temperatura (25 ºC, 30 ºC e 35 ºC), tempo (48 h, 96 h, 144 h) e atividade água (0,85, 0,90 e 0,95).

Resultado e discussão

A Tabela 1 apresenta os resultados experimentais obtidos a partir das condições do planejamento Box-Behnken aplicado para otimização da produção de endoglucanases, empregando-se a casca da amêndoa de cacau. A partir da média da triplicata de determinação enzimática foi possível obter os valores das respostas. Analisando a descrição da tabela, é possível observar que o fungo Aspergillus oryzae ATCC 10124 possivelmente desenvolveu-se na casca da amêndoa de cacau, nutrindo-se dos constituintes presentes, secretando as endoglucanases. De acordo com Gomi (2014), o Aspergillus oryzae consegue crescer bem em matriz sólida com Aw superior a 0,8 sob diferentes condições de temperatura (entre 32 e 36 ºC) e oxigênio, sendo por essa razão apontado como uma espécie promissora para a produção enzimática em processos de FES. Os gráficos de superfícies de respostas dispostos na Figura 1 do modelo adotado possibilita a ilustração dos efeitos das variáveis e suas interações. Os gráficos de superfícies de resposta da endoglucanase, apontou que a variável tempo de fermentação foi a variável independente de maior influência. No estudo de otimização do tempo de fermentação para produção enzimática, pode-se observar que para a endoglucanase um período de 96 horas no processo fermentativo possibilitou uma melhor síntese enzimática (maior produção), sendo identificado após este tempo um decréscimo nas atividades destas enzimas. Santos et al., (2016) afirmam que o tempo de fermentação é uma variável significativa, pois no início do processo fermentativo a matriz sólida apresenta uma grande quantidade de nutrientes que vai sendo reduzida à medida que o fungo se desenvolve promovendo o esgotamento dos nutrientes, e consequentemente o decréscimo na produção de enzimas.

Gráficos de superfícies de resposta


Planejamento Box-Behnken

Conclusões

A partir do estudo realizado foi possível obter um extrato multienzimático bruto com atividades de endoglucanase a partir do Aspergillus oryzae ATCC 10124 sob fermentação em estado sólido utilizando como matriz sólida a casca da amêndoa de cacau sem nenhum tipo de suplementação, servindo de única fonte de energia para o crescimento fúngico.

Agradecimentos

À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pelo apoio financeiro, a Universidade Estadual do Sudoeste da Bahia (UESB) e Universidade Estad

Referências

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